新型太赫兹调制器可以带来更先进的医疗和安全成像

时间：2021-09-23 12:25:02 来源：

电子显微镜图像显示了由UCLA教授Mona Jarrahi领导的小组开发的太赫兹调制器的超表面。

加州大学洛杉矶分校的研究人员已经开发出一种太赫兹调制器，该太赫兹调制器可以在非常高的效率和信号清晰度的整个太赫兹频段上运行，最终可能会导致更先进的医疗和安全成像系统。

加州大学洛杉矶分校亨利·萨缪里工程与应用科学学院的研究团队开发了一种突破性的宽带调制器，该调制器最终可能会导致更先进的医疗和安全成像系统。

调制器控制电磁波的强度。例如，手机中的调制器将无线电波转换为设备可以使用和理解的数字信号。在基于太赫兹的通信和成像系统中，它们会修改太赫兹波的强度。

当今的技术利用了电磁频谱的许多部分，特别是光波和无线电波，但是它们很少在太赫兹频带内工作，太赫兹频带位于频谱的红外和微波之间。

在UCLA电气工程副教授Mona Jarrahi的带领下，该小组开发了一种太赫兹调制器，可在很大的太赫兹频带范围内运行，并具有很高的效率和信号清晰度。该器件的优点之一是可以轻松地集成到现有的集成电路制造工艺中，可以在室温下运行，并且不需要外部光源即可运行。

太赫兹频段一直是广泛研究的主题，很大程度上是因为其在医学成像和化学传感技术方面的潜力。例如，太赫兹波可用于检查人体组织的疾病征兆，而不会损坏细胞或X射线带来的其他健康风险。它们还可以用于安全检查中，以穿透掩盖武器的织物或塑料。

已经证明，使用天然存在的材料（例如硅或液晶）来操纵光波强度的当前光调制器在太赫兹频率上非常低效。迄今为止，基于人造材料（所谓的超材料）的调制器用途有限，因为它们只能在太赫兹范围的窄带中工作。

新的调制器基于创新的人造超表面-一种具有独特属性的表面，该表面由其单独的构造块的几何形状及其排列方式定义。贾拉希（Jarrahi）小组开发的超表面是由一系列微机电单元组成的，这些微机电单元可以使用电压来打开和关闭。打开或关闭超颖表面会将进入的太赫兹波编码为相应的零或一连串的序列，然后将其转换为图像。

贾拉希说：“我们新的超颖表面首次将超材料的应用范围扩展到了宽带操作领域，并且减轻了在路由和处理太赫兹波方面的许多基本物理限制，特别是在太赫兹成像和光谱系统中。”“我们的设备的几何形状可以从微尺度的金属岛阵列切换到互连的金属环阵列，从而将其电磁特性从透明表面更改为反射表面，从而在很宽的频率范围内控制太赫兹波的强度。 ”

这项研究于7月16日发表在《自然科学报告》杂志上。

该研究的主要作者是Mehmet Unlu和Mohammed Reza Hashemi，他们是Jarrahi研究小组的博士后学者，当时她是密歇根大学的教授。其他作者包括贾拉西（Jarrahi）小组的前学生克里斯托弗·贝里（Christopher Berry）和李胜林（Shenglin Li），以及加州大学洛杉矶分校（UCLA）目前的研究生尚华阳。

这项研究是由美国国家科学基金会的传感器和传感系统部门以及陆军研究办公室青年研究人员奖资助的。

出版物：M. Unlu等人，“宽带太赫兹调制的可切换散射元表面”，《科学报告》第4期，文章编号：5708; doi：10.1038 / srep05708

图像：加州大学洛杉矶分校新闻室

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